RU2559635C1

RU2559635C1 - Method of microwave treatment of feed grain

Info

Publication number: RU2559635C1
Application number: RU2014115118/13A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Сыроватка; Анатолий Николаевич Векленко; Николай Александрович Жданов; Татьяна Сергеевна Комарчук; Андрей Дмитриевич Обухов
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-08-10

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: device comprises a loading dispenser, a microwave chamber, a magnetron, a waveguide, a receiving hopper, a microprocessor. Inside the microwave chamber there is a device to move the grain from the bottom upwards, provided with a vertical screw, on the outer surface of which on the height the small guiding truncated cones are fixed, directed upwards with the small diameter. On the inner surface of the microwave chamber on the height the large guiding truncated cones are mounted, directed downwards with the small diameter. The angle of slope of the cone surface relative to the vertical axis is 42-45°. The annular gap δ₁ between the lower edge of the large guiding truncated cone and the outer conical surface of the small guiding truncated cone, and also the gap δ₂between the lower edge of the small guiding truncated cone and the inner conical surface of the large guiding truncated cone are equal and are 25-30 mm. All parts located inside the microwave chamber are made of dielectric.

EFFECT: invention enables to improve the quality of treatment of feed grain over a wide range of agricultural processes, to reduce the metal consumption and specific energy consumption.

3 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано на фермах для обработки фуражного зерна перед скармливанием, при производстве рассыпных комбикормов, а также предпосевной обработки семян.The invention relates to agriculture and can be used on farms for processing feed grain before feeding, in the production of loose feed, as well as presowing treatment of seeds.

Известен «Способ обеззараживания зерна и семян сельскохозяйственных культур» (пат.RU, 2496291, C1, A01C 1/00, 27.10.2013 г.), в котором сухое зерно обрабатывается в три последовательных этапа: увлажняется озонированной водой, отволаживается и в плотном слое обрабатывается СВЧ энергией.The well-known "Method for the disinfection of grain and seeds of agricultural crops" (US Pat. RU, 2496291, C1, A01C 1/00, 10.27.2013,), in which dry grain is processed in three successive stages: moistened with ozonated water, and cured in a dense layer processed by microwave energy.

Процесс увлажнения, отволаживания, СВЧ обработки и сушки неоправданно энергоемкий, громоздкая конструкция, представленная на чертеже, и многооперационные приемы трудно реализуемы на производстве. Не обеспечивается равномерность СВЧ обработки в плотном слое.The process of moistening, smoothing, microwave processing and drying is unreasonably energy-intensive, the bulky design shown in the drawing, and multi-operation techniques are difficult to implement in production. Uniformity of microwave processing in a dense layer is not ensured.

Известно «Устройство для СВЧ предпосевной и послеуборочной обработки семян» (пат. RU, 249855, C1, A01C 1/00, 20.11.2013 г.) - ближайший аналог, которое имеет ленточный транспортер для перемещения семян в рабочую зону СВЧ камеры и воздухоотсекатель воздуха.It is known "Device for microwave pre-sowing and post-harvest seed treatment" (US Pat. RU, 249855, C1, A01C 1/00, 11/20/2013) - the closest analogue that has a belt conveyor for moving seeds to the working area of the microwave chamber and air baffle .

Устройство конструктивно сложное, многоступенчатый процесс обработки трудоемкий, а время СВЧ обработки не контролируется.The device is structurally complex, the multi-stage processing process is laborious, and the microwave processing time is not controlled.

Задачей предлагаемого изобретения является СВЧ обработка фуражного зерна, пораженного микроорганизмами и грибками, непосредственно перед скармливанием животным или приготовлением рассыпных комбикормов, а также для предпосевной обработки зерна, что позволяет повысить качество используемого продукта при одновременном снижении металлоемкости и удельных затрат энергии.The objective of the invention is the microwave processing of feed grain, affected by microorganisms and fungi, immediately before feeding the animals or preparing loose feed, as well as for presowing treatment of grain, which improves the quality of the product while reducing metal consumption and specific energy costs.

Поставленная задача достигается тем, что установка для СВЧ обработки фуражного зерна имеет загрузочный дозатор, СВЧ камеру, магнетрон, волновод, приемный бункер, микропроцессор, при этом внутри СВЧ камеры расположено устройство для перемещения зерна снизу вверх, снабженное вертикальным шнеком, на наружной поверхности которого по высоте закреплены малые направляющие усеченные конусы, малым диаметром направленные вверх, а на внутренней поверхности СВЧ камеры по высоте установлены большие направляющие усеченные конусы, малым диаметром направленные вниз, и угол наклона поверхности конусов относительно вертикальной оси составляет 42-45°, причем кольцевой зазор δ₁ между нижней кромкой большого направляющего усеченного конуса и наружной конической поверхностью малого направляющего усеченного конуса, а также зазор δ₂ между нижней кромкой малого направляющего усеченного конуса и внутренней конической поверхностью большого направляющего усеченного конуса равны и составляют 25-30 мм, а все детали, расположенные внутри СВЧ камеры, выполнены из диэлектрика.This object is achieved in that the installation for microwave processing of feed grain has a loading batcher, a microwave camera, a magnetron, a waveguide, a receiving hopper, a microprocessor, while inside the microwave camera there is a device for moving grain from bottom to top, equipped with a vertical screw, on the outer surface of which small guided truncated cones fixed with a small diameter directed upward, and large guided truncated cones with a small diameter n directed downward, and the angle of inclination of the surface of the cones relative to the vertical axis is 42-45 °, and the annular gap δ ₁ between the lower edge of the large guide truncated cone and the outer conical surface of the small guide truncated cone, as well as the gap δ ₂ between the lower edge of the small guide truncated cone and the inner conical surface of the large guide truncated cone are equal and make up 25-30 mm, and all parts located inside the microwave chamber are made of dielectric.

Наиболее глубокая и всесторонняя обработка фуражного зерна СВЧ энергией достигается не в плотном слое (пат. RU, 2496291, С1, А01C 1/00, 27.10.2013 г.), а в рыхлом - псевдоожиженном слое (Диденко А.Н. «СВЧ-энергетика - теория и практика». - М.: Наука, 2003, С 18-19). Плоский резонатор (пат. RU, 249855, С1, А01C 1/00, 20.11.2013 г.) нерационален. Наиболее эффективные резонаторы цилиндрической формы, где СВЧ энергия концентрируется в центре СВЧ камеры, при этом достигается более высокий КПД резонатора при h=2D, где h - высота цилиндра резонатора, a D - диаметр (Диденко А.Н. «СВЧ-энергетика - теория и практика». - М.: Наука, 2003, С 62-63, 77). Исходя из теории псевдоожижения устройство для перемещения зерна выполнено вертикальным и снабжено шнеком. Зерновая масса (слой) состоит из зерен одинакового размера и относится к сыпучим монодисперсным средам (Разумов И.М. «Псевдоожижение и пневмотранспорт сыпучих материалов». М.: Химия, 1972, С. 13).The deepest and most comprehensive treatment of feed grain with microwave energy is achieved not in a dense layer (US Pat. RU, 2496291, C1, A01C 1/00, 10/27/2013), but in a loose - fluidized bed (A. Didenko “Microwave energy - theory and practice. ”- M .: Nauka, 2003, pp. 18-19). A flat resonator (US Pat. RU, 249855, C1, A01C 1/00, 11/20/2013) is irrational. The most efficient cylindrical resonators, where microwave energy is concentrated in the center of the microwave chamber, achieve a higher resonator efficiency at h = 2D, where h is the height of the resonator cylinder, and D is the diameter (Didenko A.N. “Microwave energy - theory and practice. ”- M.: Nauka, 2003, pp. 62-63, 77). Based on the theory of fluidization, the device for moving grain is made vertical and equipped with a screw. The grain mass (layer) consists of grains of the same size and refers to loose monodisperse media (Razumov IM “Fluidization and pneumatic transport of bulk materials.” M .: Chemistry, 1972, S. 13).

Для создания рыхлого слоя фуражного зерна на наружной поверхности устройства для перемещения зерна и на внутренней поверхности СВЧ камеры по высоте установлены направляющие усеченные конусы с разнонаправленным малым диаметром и с углом наклона поверхности конусов относительно вертикальной оси 42-45°. Угол наклона определен по коэффициенту внешнего трения сухого ячменя (Соколов А.Я. «Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна» М.: Колос, 1975, С 28, табл.IV-I). Такой угол обеспечит надежное пересыпание и всех других видов фуражного зерна. Данная система рыхления предпочтительнее системы псевдоожижения с применением вентиляторов и циклонов.To create a loose layer of feed grain on the outer surface of the device for moving grain and on the inner surface of the microwave camera in height, guide truncated cones with multidirectional small diameter and with an angle of inclination of the surface of the cones relative to the vertical axis 42-45 ° are installed. The angle of inclination is determined by the external friction coefficient of dry barley (Sokolov A.Ya. “Technological equipment for grain storage and processing enterprises”, Moscow: Kolos, 1975, p. 28, table IV-I). Such an angle will provide reliable pouring of all other types of feed grain. This loosening system is preferable to a fluidization system using fans and cyclones.

Кольцевые зазоры δ₁ и δ₂ равные между собой определены опытным путем и соответствуют производительности установки 0,5-3,0 кг/с.The annular gaps δ ₁ and δ ₂ equal to each other are determined empirically and correspond to the installation productivity of 0.5-3.0 kg / s.

В связи с обработкой различных видов фуражного зерна, его физического состояния - влажность, вид и степень бактериальной зараженности, длительности хранения и др. - необходимо регулировать время обработки (экспозицию) каждой партии, что устанавливается на микропроцессоре.In connection with the processing of various types of feed grain, its physical condition - humidity, type and degree of bacterial contamination, storage duration, etc. - it is necessary to adjust the processing time (exposure) of each batch that is installed on the microprocessor.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1 - схема установки для СВЧ обработки фуражного зерна, фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1.The essence of the invention is illustrated in figure 1 - installation diagram for microwave processing of feed grain, figure 2 - section aa in figure 1, figure 3 - section bb in figure 1.

Установка для СВЧ обработки фуражного зерна содержит загрузочный дозатор 1, сообщенный с СВЧ камерой 2, внутри которой расположено устройство для перемещения зерна 3, снабженное вертикальным шнеком 4. На внутренней поверхности СВЧ камеры по высоте установлены большие направляющие усеченные конусы 5 под углом 42-45° к вертикальной оси, малый диаметр которых ориентирован вниз. На наружной поверхности устройства для перемещения зерна 3 закреплены малые направляющие усеченные конусы 6, также под углом 42-45° к вертикальной оси, малый диметр которых ориентирован вверх. Кольцевой зазор δ₁ между нижней кромкой большого направляющего усеченного конуса 5 и наружной конической поверхностью малого направляющего усеченного конуса 6, а также зазор δ₂ между нижней кромкой малого направляющего усеченного конуса 6 и внутренней конической поверхностью большого направляющего усеченного конуса 5 равны и составляют 25-30 мм. Под шлюзом 7, СВЧ камеры 2, расположен приемный бункер 8, сама СВЧ камера по всей высоте и окружности охвачена СВЧ экраном 9, к которому через волновод 10 от магнетрона 11 поступает СВЧ энергия, а режим работы задается на микропроцессоре 12.Installation for microwave processing of feed grain contains a loading dispenser 1, in communication with a microwave camera 2, inside which is located a device for moving grain 3, equipped with a vertical screw 4. On the inner surface of the microwave camera, large guide truncated cones 5 are installed in height at an angle of 42-45 ° to the vertical axis, the small diameter of which is oriented downward. On the outer surface of the device for moving grain 3, small guide truncated cones 6 are fixed, also at an angle of 42-45 ° to the vertical axis, the small diameter of which is oriented upwards. The annular gap δ ₁ between the lower edge of the large guide truncated cone 5 and the outer conical surface of the small guide truncated cone 6, as well as the gap δ ₂ between the lower edge of the small guide truncated cone 6 and the inner conical surface of the large guide truncated cone 5 are equal to 25-30 mm Under the gateway 7, the microwave camera 2, there is a receiving hopper 8, the microwave camera itself is covered by a microwave screen 9 over the entire height and circumference, to which microwave energy is supplied through the waveguide 10 from the magnetron 11, and the operating mode is set on the microprocessor 12.

Установка для СВЧ обработки фуражного зерна работает следующим образом. При закрытом шлюзе 7, выключенном магнетроне 11 включается в работу шнек 4 устройства для перемещения зерна 3, затем загрузочный дозатор 1 загружает СВЧ камеру 2 наполовину, что соответствует оптимальной порозности (ε) и оптимальному режиму псевдоожижения (Сыроватка В.И., Клычев Е.М. «Исследования процесса смешивания сыпучих кормов в псевдоожиженном слое и расчет основных параметров смесителей». Научные труды по электрификации сел. хоз-ва, ВИЭСХ, 1973, т.34. С. 95-130). Затем включается в работу магнетрон 11 и СВЧ энергия по волноводу 10 поступает в СВЧ экран 9, окружающему СВЧ камеру 2. Фуражное зерно поднимается шнеком 4 вверх, высыпается вверху СВЧ камеры на наклонную поверхность малого направляющего усеченного конуса 6, закрепленного на наружной поверхности устройства для перемещения зерна 3 под углом 42-45°, и тонким слоем ссыпается на наклонную поверхность большого направляющего усеченного конуса 5, установленного на внутренней поверхности СВЧ камеры 2 под углом 42-45°, и далее опять на наклонную поверхность малого направляющего усеченного конуса 6. Процесс протекает до тех пор, пока фуражное зерно не достигнет дна СВЧ камеры 2, где оно снова захватывается шнеком 4 и поднимается вверх. Так, равномерным рыхлым потоком материал циркулирует в течение заданного цикла (20-90 с), при котором каждое зерно в равной мере находится в поле влияния СВЧ. Обработанная порция зерна выгружается при открытом шлюзе 7 в приемный бункер 8. Отключение производится при выгрузке в следующей последовательности: отключается магнетрон 11, открывается шлюз 7 и при работающем шнеке 4 обработанная порция зерна выгружается в бункер 8. Далее цикл повторяется. На микропроцессоре 12 по результатам определения вида и степени зараженности в соответствии с инструкцией устанавливается время обработки и последовательность включения узлов и механизмов.Installation for microwave processing of feed grain works as follows. When the gateway 7 is closed, the magnetron 11 is turned off, the screw 4 of the device for moving grain 3 is turned on, then the loading batcher 1 half-loads the microwave chamber 2, which corresponds to the optimal porosity (ε) and the optimal fluidization mode (Syrovatka V.I., Klychev E. M. “Investigations of the process of mixing bulk feed in the fluidized bed and the calculation of the main parameters of the mixers.” Scientific works on the electrification of the village households, VIESH, 1973, v. 34. P. 95-130). Then the magnetron 11 is turned on and the microwave energy is fed through the waveguide 10 to the microwave screen 9 surrounding the microwave chamber 2. The feed grain is lifted by the screw 4 up, poured out at the top of the microwave chamber onto the inclined surface of a small truncated cone 6 fixed on the outer surface of the device for moving grain 3 at an angle of 42-45 °, and is poured with a thin layer on the inclined surface of the large guide truncated cone 5, mounted on the inner surface of the microwave chamber 2 at an angle of 42-45 °, and then again on the inclined surface l a small guide truncated cone 6. The process proceeds until the feed grain reaches the bottom of the microwave chamber 2, where it is again captured by the screw 4 and rises up. So, in a uniform friable flow, the material circulates during a given cycle (20-90 s), in which each grain is equally in the microwave field. The processed portion of the grain is discharged with the open gateway 7 into the receiving hopper 8. The shutdown is performed during unloading in the following sequence: the magnetron 11 is turned off, the gateway 7 is opened and, when the auger 4 is working, the processed portion of the grain is discharged into the hopper 8. The cycle is repeated. On microprocessor 12, according to the results of determining the type and degree of infection in accordance with the instructions, the processing time and the sequence of switching on the nodes and mechanisms are established.

Таким образом, использование предложенной установки для СВЧ обработки фуражного зерна позволяет повысить качество его обработки при широком диапазоне сельскохозяйственных процессов, снизить металлоемкость и удельные затраты энергии.Thus, the use of the proposed installation for microwave processing of feed grain can improve the quality of its processing with a wide range of agricultural processes, reduce metal consumption and specific energy costs.

Claims

Installation for microwave processing of feed grain, characterized in that it has a loading batcher, microwave camera, magnetron, waveguide, receiving hopper, microprocessor, while inside the microwave camera there is a device for moving grain from bottom to top, equipped with a vertical screw, on the outer surface of which small guide truncated cones are fixed at a height that are directed upward with a small diameter, and large guide truncated cones are installed in height on the inner surface of the microwave chamber, with a small diameter directed downward, and the angle of inclination of the surface of the cones relative to the vertical axis is 42-45 °, and the annular gap δ ₁ between the lower edge of the large guide truncated cone and the outer conical surface of the small guide truncated cone, as well as the gap δ ₂ between the lower edge of the small guide truncated cone and the inner conical surface of the large guide truncated cone are equal and make up 25-30 mm, and all parts located inside the microwave chamber are made of dielectric.